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安全快速无限制的柔性灭磁技术

文档作者：黄大可文档来源：长江电力葛洲坝水力发电厂		点击数：	更新时间： 2021年08月13日
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第36卷第3期
2010年3月 水力发电
安全快速无限制的柔性灭磁技术
黄大可
(长江电力葛洲坝水力发电厂，湖北宜昌443002)
摘 要：灭磁装置作为现代大型发电机励磁系统的重要组成部分．担负着保护发电机组内部故障不被扩大的重要使
命。传统的强开关遮断转移的灭磁方式，完全不能保证系统极限参数条件下的灭磁安全．为迁就其遮断能力的不足．
往往以牺牲性能来延长灭磁时间．从而使事故灭磁的功能和性能大打折扣．不能起到有效保护发电机内部故障的作
用 针对现代电机励磁系统的特点．结合事故实例分析．提出灭磁速率的界定划分． 以及实现理想灭磁的新型柔性
灭磁技术．展示了未来大型电机灭磁技术的发展方向
关键词：灭磁安全性，灭磁速度，理想灭磁条件．柔性灭磁技术
Study on Flexible De—excitation Technique
Huang Dake
(Gezhouba Hydropower Plant，Yiehang Hubei 443002)
Abstract：The traditional forced switch breaking-transferring de——excitation system can not guarantee the de——excitation secu．-
rity under extreme conditions．For compensating its breaking capacity，the de-excitation time will be extended，and SO that
the incident de—excitation function and performance can not play an effective role in internal fault protection of generators．
Based on the characteristics of modern excitation system and de-excitation accidents，the de-excitation rate limit and new
flexible de—excitation technique were provided．The resuhs show that this new technique will be the future of large-scale
generator de—excitation development．
Key W ords：de-excitation security；de-excitation rate；ideal excitation conditions；flexible de—excitation technique
中图分类号：TM312 文献标识码：A 文章编号：0559—9342(2010)03—0081—03
0 概述
随着国家电力工业的蓬勃发展．大中型同步发
电机广泛采用了静止整流器(自并励)励磁方式．
即所谓柔性励磁系统： 而为励磁系统配套的事故灭
磁装置和技术．仍停留在半个多世纪之前的强开关
遮断转移灭磁的陈旧落后状态． 完全不能满足现代
励磁和大型发电机的发展要求
灭磁装置作为现代励磁系统的重要组成部分．
担负着保护发电机(发变组)内部故障不被扩大的
使命， 实现快速有效地消除磁场电流使主设备的故
障损失最小化的目的 但到目前为止． 围内外的灭
磁配置方式，不要说保护发电机． 就连自身安全都
难保。如何突破这一技术闲局．正是本文所要阐述
的技术思路． 即采用全新的电子换流技术．避开硬
碰硬的强开关模式． 超越磁场开关的限制瓶颈． 实
现全工况无限制的主动换流新技术方法．填补发电
技术中磁场能量转移、消除技术柔性化的空白． 彻
底解放磁场开关． 实现无开断灭磁． 从而大大提高
发电机组事故灭磁的可靠性、快速性、有效性。
1 灭磁效果评价
通过对灭磁事故的长期跟踪． 特别是对少有的
几次大型水电机组内部故障案例的分析以及对国内
外各种灭磁方式、特性参数的深入研究． 我们掌握
了有效灭磁和无效灭磁的量级． 以及发电机事故损
失的程度。通过单位事故损失 fMW ．h／kW1和损
失率r f％)两个相对性指标来量化发电机事故损失
的程度。进一步确定了空载灭磁速率K 和等效灭磁
电压倍数K。之间的关系，实现了对灭磁效果的整体
评估， 以及灭磁性能和灭磁效果的精确分析(见表
1)。
收稿日期：2009—08—10
作者简介：黄大可(1956一)，男，吉林丰满人，工程师．长江电
力一级励磁号家．长期从事水电厂励磁技术的应用开发T作．
Water Pouw 1 ol 36．N 3圈
U1U=cF ／=J
表1 灭磁效果分析
注：表中Usp为励磁绕组；i；厂试验电压峰值，0．3-0．5即标准规
定的30％-50％Usp所允许的灭磁电压倍数。Sic为碳化硅电阻，Zno
为氧化锌非线性 磁电阻。
由表l可见，发电机事故灭磁时问Z Km ，(
为励磁绕组的时问常数)的控制范围基本上在
(0．1～1) 之问，其中以0．4 作为快慢灭磁的分
界。因为只有小于0．4 ，发电机的事故损失才小于
16％ ， 即1／6以下，这样的灭磁才更加有效，才能
够达到灭磁保护的目的 发电机的单位事故损失率
Rs=3 000 Km2，对应于0．1～l K 就有100倍的差异，
可见速灭磁对保护发电机至关重要。因此事故灭磁
的有效性也应以此来划分． 单位事故损失率越小
(小于16％)． 灭磁就越有效。当事故损失率为3％或者
Ql MW．h／kW 以下、速率为0．167 的灭磁，就是
所谓“理想灭磁” 其基本条件就是等效灭磁电压倍
固WaterPower Vo1．36．No．3
数K =5， 而快速灭磁的范围也应该界定为K ≤
0．22、r≤5％ 、K．在4～7倍之间的灭磁
同样， 当事故损失率大于16％或单位事故损失
大于0．5 MW·h／kw 的灭磁，就越趋于无效．其等效
灭磁电压倍数Ku小于1．5。表1中界定出当前的主
流灭磁方式基本上都在0．4～0．6 间(水电机组)
或0．8～0．9 间(火电机组)的范围内应用． 只是
相对有慢与更慢的区别， 均属慢速灭磁的范围 它
们对发电机保护的有效性很低．单位事故损失率r
对于进口的SiC或线性电阻灭磁一般都在25％以上．
国产ZnO非线性电阻灭磁也在16％左右．所以当前
的主流灭磁配置基本没有达到真正意义上的快速灭
磁，灭磁的能力和效果完全被陈旧的灭磁技术所制约
值得欣慰的是．在既保证灭磁的安全性． 又提
高灭磁的有效性方面．全薪的柔性灭磁技术取得了
重大的突破
2 柔性化的主动换流灭磁技术
葛洲坝水电厂自主研发的“无源零开断的自动
灭磁装置及方法” 发明专利(ZL2005100196361)
结构示意图见图1 它与励磁主回路构成拓扑网络
的巧妙连接．使之既不影响发电机正常运行的参数
性能．又可随时进行事故灭磁准备． 还有强大的吸
收励磁谐波过电压的功能 一旦接到灭磁指令． 双
重启动功能组14动作．接通放电移能功能组11的
放电通道，主充电容器迅速放电转移全部磁场电流．
再反向充电建压．并导通非线性灭磁电阻l7．通过
反向二极管16完成灭磁。不但灭磁性能大幅提升．
极限条件下灭磁的可靠性也得到保证．还可大幅节
约成本。
磁场开关主断iZl
转子绕组
图1 无源零开断自动灭磁电路结构示意
该电路的工作方式为． 利用同步发电机晶闸管
整流器励磁电路特有的正反向谐波能量． 为灭磁换
流电路中的主充电容器和辅充电容器充电储能： 当
事故灭磁时主充电容器首先接人发电机励磁电路．
在第一时间迫使整流器关闭．切断整流电源的输出．
实现无源功能．并将全部励磁电流转换到灭磁换流
第36卷第3期 黄大可：安全快速无限制的柔性灭磁技术
电路之中：然后磁场开关的主断口15在零电流下无
弧分断。彻底切除隔离励磁电源， 实现零开断功能；
主充电容器放电结束后．磁场电流会继续对其反向
充电建压． 快速达到ZnO 非线性灭磁电阻l7 的动
作电压．启动灭磁电阻灭磁．并 灭磁换流电路一
起以限定的安全电压和最短的灭磁时间完成全部灭
磁过程． 实现自动灭磁功能
新的思路中融会_『多种火磁方式的优点． 克服
各自的不足．突破性的解决了关闭整流器和转移磁
场电流的技术关键． 从而实现了磁场断路器的零电
气强度分闸．即零开断灭磁技术．磁场开关不冉承
受高电气强度、高容量的遮断 力(或电应力)，是
对直流电感负载大电流强开断技术的根本性的突破．
也是对大型、超大型同步发电机．特别是水电机组
自并励励磁系统．发牛极高电气强度下灭磁． 可靠
转移磁场电流的有效解决方案．磁场开关已非灭磁
的必需． 实现了主动换流、自动建压和理想灭磁的
全新灭磁方式．还解决了转子回路过电压保护的配
置问题，实现了动态吸收、静态限压和无缝组合的
超级过压保护
3 新技术的应用效果与发展前景
新型无源零开断自动灭磁装置．于2006年4月
接入葛洲坝水电站6号发电机组． 试运行和正式运
行期间开展了一系列_r=业试验．考验了各种灭磁条
件和参数配置．很好解决了现场工业条件与实验室
条件的差异性问题．优化了参数性能．强化了不小
于7kA 的最大换流能力． 大大超越了机械开关的
5kA水准． 完全满足电站机组极限灭磁的要求
从葛洲坝6号机主励加800 A 电流的灭磁试验
来看． 首先完成的是开关电流向换流电路的100％
换流．磁场开关和整流电源即退出后面的灭磁过程．
系统的任何异常情况也不会冉对其构成影响． 更不
会参与灭磁． 确保了执行灭磁的独立和安全 灭磁
换流电路．先放电再续流反向充电． 引导转子电流
快速建压．到一2．13 kV． 因ZnO非线性电阻的启
动电压为2．2kV，ZnO 电阻尚未启动．则磁场电流
对换流电路的线性电阻放电消能． 直至完成灭磁
这一点正是设计的分流点． 只有在空载以上Zn0 电
阻才会自动启动参与灭磁． 确保灭磁的能量、过电
压和时间都在最佳范围之内．且确保最大极限参数
灭磁的可靠和有效
从葛洲坝6号机主励加l 200 A 电流的灭磁试
验来看，第一时问的换流仍然快速彻底． 虽然未联
动切除脉冲，整流器还在继续触发工作．但并不能
影响换流电路． 这是模拟最严重的灭磁条件．实际
事故灭磁由保护出VI， 将直接联动切除整流器触
发脉冲．更有利于这种换流方式。由于本次电流较
大．接下来的充电建压也更快，仅用了17 ms建压
至一2．97 kV．ZnO灭磁电阻已经启动，并分流350 A
参与灭磁．此次的总灭磁时间仅0．86 s，相当于0．156
n。的灭磁水平，过电压也在安全范围之内，整个灭磁
过程无声、无火轻松完成，理想灭磁的效果充分体现。
4 结语
新型的柔性灭磁技术． 突破了磁场开关灭磁方
式的性能瓶颈． 可以按系统最大边界条件设计配置，
满足任何可预见的机组灭磁参数，并实现可控制的
安全性和快速性指标。这项灭磁新技术，充分体现
了电力电子柔性化能量变换、转化的特点， 并且与
现代发电机励磁系统紧密结合，必将促进柔性发电
技术中的事故保护技术有一个根本性的突破和进步，
完全超越了传统灭磁方式和概念的制约，大大提高
了大型发电机组的安全可靠性，最大限度地降低事
故损失．具有广阔的应用前景和推广价值，是该领
域面向未来的突破性创新成果。
参考文献：
[1] O．B．BpoH．自动灭磁开关[M]．刘炳彰， 贺相福，林紫箫， 泽．
上海：上海科学技术出版社，1964．
[2] 黄大可，艾友忠，邵显钧．现代大型水电机组自动灭磁技术的
创新发展[C]∥ 中国电机T程学会励磁分专委会．丽江：2006：
33-45．
『3] 黄大可．无源零开断自动灭磁技术[J]．人电机技术，2007(5)：
56-59．
『41 DL／T 583-2006．大巾型水轮发电机静止整流励磁系统及装置
技术条件[S]．
『5] 黄大可．不同灭磁配置与灭磁时间特性的分析[J]．巾因电力，
2008，41(5)：28—32．
『6] 黄大可．大型发电机内部故障保护技术的雉点与突破[c]∥中
国电机T程学会2008年会论文．两安：中国电力音像电子出版
社：61．
[7] 黄大町，艾友忠．创建快速灭磁体系有效减轻事故损失[C]∥
2009第二届水电技术国际会议论文．北京： 巾网电力出版社：
731-738．

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